JP2000109744A - 感放射線組成物 - Google Patents
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Abstract
の影響を受けにくく、規定の露光量以上で露光した際で
も未露光部のパターンの形状を保つ感放射線組成物。 【解決手段】 感放射線組成物の塗膜形成樹脂Aが、酸
の存在下、それぞれ異なった分解率を示しアルカリ可溶
となる、下記構造単位(I)と(III)からなる樹脂A1
と、下記構造単位(II)と(III)からなる樹脂A2との
混合物であって、各々の樹脂のQ×Mの値が、(樹脂A
1のQは(I)のモル数/{(I)+(III)のモル
数}、樹脂A2のQは(II)のモル数/{(II)+(II
I)のモル数}、Mは塗膜形成樹脂Aのポリスチレン換算
重量平均分子量。) 樹脂A1では、5500≦Q×M≦10000、かつM
≦30000 樹脂A2では、1200≦Q×M≦6000である感放
射線組成物。 (R1 、R5 、及びR7 は水素またはメチル基、R2 及
びR3 は水素、アルキル基、R4 及びR6 はアルキル
基。)
Description
応するポジ型感放射線組成物に関するものであり、さら
に詳しくは半導体集積回路作製用ポジ型レジストに好適
なポジ型感光性組成物に関する。
必要性が高まるにつれて、フォトリソグラフィ技術に対
し超微細加工技術が求められている。この要求に対し
て、従来のg線(波長436nm)やi線(波長365
nm)よりも短波長である遠紫外線(例えば、KrFエ
キシマレーザー光(波長248nm)、ArFエキシマ
レーザー光(波長193nm))を露光装置の光源とし
て利用することが試みられている。しかしながら、この
遠紫外線を光源とした場合は、光の強度が弱いため露光
時間が長くかかるということが問題であった。これを解
決するために化学増幅型レジストが種々提案されている
(例えば、特公平2−27660号、特開昭63−27
829号など)。化学増幅型レジストとは、例えばポジ
型の場合、アルカリ現像液に可溶な樹脂に酸の作用によ
り脱保護するような置換基を導入して溶解抑制効果をも
たせた樹脂と光または電子線などの放射線の照射により
酸を発生する化合物(以下、光酸発生剤と称する)を含
有する感放射線組成物である。この組成物に光や電子線
を照射すると、光酸発生剤から酸が生じ、露光後の加熱
(PEB)により、酸が溶解抑制効果を与えていた置換
基を脱保護する。この結果、露光部分がアルカリ可溶性
となり、アルカリ現像液で処理することでポジ型のレジ
ストパターンが得られる。この際に発生する酸は触媒と
して作用し微量で効果を発揮する。また、PEBにより
酸の動きが活発になり、連鎖反応的に化学反応が促進さ
れ、感度が向上する。このような化学増幅型ポジ型フォ
トレジストに於いて、上記技術では産業的利用のために
はまだ不十分であり、さらに総合的に進歩した技術の構
築が不可欠である。
でに様々な技術が提案されている。例えば、ポリヒドロ
キシスチレンの水酸基を部分的にtert−ブトキシカ
ルボニルオキシ基で置換した樹脂組成物と水酸基の一部
をアセタール誘導体で置換した樹脂化合物の混合物から
なる感放射線組成物(例えば、特開平8−15864、
特開平9−222732、特開平10−31309な
ど)が知られている。一方、化学増幅型レジストは、雰
囲気中の極微量のアンモニア成分の影響によりパターン
の頭部が繋がってしまう現象(T−トップ)や細線化・
薄膜化に伴う定在波の影響等を防ぐためなどの理由か
ら、半導体製造プロセスの技術として、上層反射防止膜
を使用する場合が増大している。上層反射防止膜は、そ
の用途を満たすために結果として強い酸性を示すことが
多く、化学増幅型ポジ型レジストの残膜性、パターン頭
部の矩形性に影響を与えてしまい問題となっている。
の悪影響を受けることや、規定通りの露光量(実効感
度:Eo)以上で露光した際に未露光部であるパターン
の高さやそのパターン頭部の矩形性を保つ事が出来ない
など、実用上の問題が多く残っており、これらの解決が
望まれている。
る問題を解決し、遠紫外線を用いたフォトリソグラフィ
技術において、感度、解像度、焦点深度、寸法制御性、
耐熱性が優れており、特に他の膜層、とりわけ酸性の上
層反射防止膜によるパターン形状への悪影響を受けにく
く、規定通りの露光量以上で露光した際でも未露光部で
あるパターンの高さやパターン頭部の矩形性を保つこと
が出来る感放射線組成物を提供することにある。
を解決すべく鋭意研究した結果、塗膜形成樹脂(A)、
光酸発生剤(B)及び有機塩基物(C)を含有する感放
射線組成物に於いて、塗膜形成樹脂(A)が、酸の存在
下、それぞれ異なった分解率を示しアルカリ可溶とな
る、下記構造単位(I)と(III)からなる樹脂(A1)
と、下記構造単位(II)と(III)からなる樹脂(A2)
との混合物である樹脂組成物であって、各々の樹脂のQ
×M(ここでQは、構造単位(I)のモル数/{構造単
位(I)のモル数+構造単位(III)のモル数}、また
は、構造単位(II)のモル数/{構造単位(II)のモル
数+構造単位(III)のモル数}であり、Mは、使用した
樹脂(A)の構造単位(I)及び(II)を全て(III)に
置き換えた場合のポリスチレン換算重量平均分子量であ
る。)の値が、樹脂(A1)では、5500≦Q×M≦
10000、かつM≦30000であり樹脂(A2)で
は、1200≦Q×M≦7000であることを特徴とす
る感放射線組成物、
ぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R2 及びR
3 はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1以上2以下のア
ルキル基を表し、R4 及びR6 はそれぞれ独立に炭素数
1以上10以下のアルキル基を表す。また、R2 とR3
あるいはR2 とR4 とが互いに結合して、炭素数3以上
10以下の環を形成していてもよい。)を用いることに
よって、上記目的が達成できることを見いだした。
体的に説明する。まず、本発明の感放射線組成物の塗膜
形成樹脂(A)について説明する。塗膜形成樹脂(A)
は、酸の存在下、それぞれ異なった分解率を示しアルカ
リ可溶となる、構造単位(I)と(II)からなる樹脂
(A1)と、構造単位(II)と(III)からなる樹脂(A
2)との混合物である樹脂組成物である。フェノール骨
格を有するアルカリ可溶性樹脂をベース樹脂とし、その
水酸基の一部または全部を樹脂(A1)は、適切なアセ
タール化剤によりアセタール化、またはケタール化剤に
よりケタール化して保護したものであり、樹脂(A2)
は、エステル化剤によりエステル化して保護したもので
ある。樹脂(A1)または樹脂(A2)のフェノール骨
格を有するアルカリ可溶性樹脂としては、例えばポリビ
ニルフェノール類が挙げられる。ポリビニルフェノール
類としては、具体的には、o−ヒドロキシスチレン、m
−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、2−
(o−ヒドロキシフェニル)プロピレン、2−(m−ヒ
ドロキシフェニル)プロピレン、2−(p−ヒドロキシ
フェニル)プロピレンなどのヒドロキシスチレン類の単
独または2種以上をラジカル重合開始剤、アニオン重合
開始剤、またはカチオン重合開始剤の存在下で重合した
樹脂が用いられる。重合後、樹脂の吸光度を下げるため
に水素添加を行ったものを用いても良い。樹脂(A
1)、樹脂(A2)に使用されるこれらのベース樹脂は
同一であっても異なっていても良い。塗膜形成樹脂は本
発明の効果を損わない範囲内において、上記構造単位
(I)〜(III)以外の構造単位を有していてもよい。特
に他の構造単位は樹脂全体の50モル%以下、さらには
30モル%以下であることが好ましく、他の構造単位を
実質上含まない樹脂が最も本発明の効果が得られ、好ま
しい。
説明する。樹脂(A1)のフェノール骨格を有するアル
カリ可溶性樹脂の分子量は、ポリスチレン換算の重量平
均分子量(GPC測定)Mが7,000〜30,000
であり、その分散度(重量平均分子量/質量平均分子
量)が2より小さいことが好ましい。樹脂(A1)のM
が7,000よりも低い場合は、レジストの耐熱性が低
くなる怖れがあり、30,000よりも高い場合は、ア
ルカリ現像液に対する溶解性が低く低感度になる傾向が
ある。また、フェノール骨格を有するアルカリ可溶性樹
脂としては構造単位(I)において、R3 が水素原子の
場合が好ましい。アセタール化またはケタール化により
導入される保護基としては、構造単位(I)において、
R2 、R3及びR4 はそれぞれ独立に水素原子(R4 及
びR6 は除く)または炭素数1以上10以下の鎖状また
は環状のアルキル基であるか、R2 とR3 あるいはR2
とR 4 が、好ましくはR2 とR4 が連結して5員環また
は6員環等の環を形成した基である。R2 及びR3 はそ
れぞれ独立に水素原子、炭素数1以上2以下のアルキル
基であることが好ましい。これらの保護基の具体例とし
ては、メトキシメチル基、1−メトキシエチル基、1−
エトキシエチル基、1−n−プロポキシエチル基、1−
イソプロポキシエチル基、1−n−ブトキシエチル基、
1−イソブトキシエチル基、1−tert−ブトキシエ
チル基、1−n−ペンチルオキシエチル基、1−n−ヘ
キシルオキシエチル基、1−メトキシ−1−メチルエチ
ル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基、1−シクロ
ペンチルオキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエ
チル基、1−メトキシ−1−メチルエチル基、テトラヒ
ドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、2−オキシ
ラニル基、2−オキセタニル基、2−オキセパニル基、
2−オキソカニル基、2−オキソナニル基、2−オキセ
カニル基等が挙げられるが、特に1−エトキシエチル基
であることが好ましい。なお、樹脂(A1)は、保護基
が導入されたモノマー単位(I)とフェノール性水酸基
を有するモノマー単位(III)からなる共重合体構造をも
つが、その割合は、前者(Q)が30〜50モル%、後
者が70〜50モル%が好ましい。本発明で定義される
新しいQ×Mの値によると、Q×Mが5500以上10
000以下、かつMが30000以下であることが好ま
しい。Q×Mが5500よりも低い場合は、アルカリ現
像液に対する溶解抑止効果が低く、解像性に劣り、規定
通りの露光量以上で露光した際でも未露光部であるパタ
ーンの高さやパターントップの矩形性を保つことが出来
ない傾向がある。またQ×Mが10000よりも高い場
合は感度、性能が共に劣る傾向にある。Q×Mの値につ
いては、より好ましくは7050以上9000以下であ
り、更に好ましくは7050以上8000以下である。
明する。樹脂(A2)のフェノール骨格を有するアルカ
リ可溶性樹脂の分子量は、ポリスチレン換算の重量平均
分子量(GPC測定)Mが1,000〜20,000で
あり、分散度(重量平均分子量/質量平均分子量)が2
より小さいことが好ましい。1,000よりも低い場合
は、レジストの耐熱性が低くなる怖れがあり、20,0
00よりも高い場合は、解像性が劣る傾向にある。ま
た、フェノール骨格を有するアルカリ可溶性樹脂として
は構造単位(II)において、特にR5 が水素原子の場合
が好ましい。エステル化により導入される保護基として
は、イソプロポキシカルボニル基、sec−ブトキシカ
ルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基等のR6
が炭素数1から10の保護基が挙げられるが、特にte
rt−ブトキシカルボニル基であることが好ましい。な
お、樹脂(A2)は、保護基が導入されたモノマー単位
(II)とフェノール性水酸基を有するモノマー単位(II
I)からなる共重合体構造をもつが、その割合は前者が3
0〜50モル%、後者が50〜70モル%が好ましい。
本発明で定義される新しいQ×Mの値によると、Q×M
が1200以上6000以下であることが好ましい。Q
×Mが1200よりも低い場合は、アルカリ現像液に対
する溶解抑止効果が低く、レジストパターンが雰囲気や
他の膜層、とりわけ酸性の上層反射防止膜によるパター
ン形状への悪影響を受けたり、規定通りの露光量以上で
露光した際でも未露光部であるパターンの高さやパター
ントップの矩形性を保つことが出来ない傾向がある。ま
たQ×Mが6000よりも高い場合は解像性が低く、レ
ジストパターンが他の膜層によるパターン形状への悪影
響を受けやすくなる傾向にある。Q×Mの値について
は、より好ましくは1500以上6000以下であり、
更に好ましくは1500以上5000以下である。
脂(A1)、(A2)双方の範囲を満たして効果が発現
するものであり、樹脂(A1)、(A2)において一方
でのみ範囲を満たしている場合は有効な程度の効果が得
られない。本発明の感放射線組成物中における樹脂(A
2)の含有量は、本発明の効果を達成しうる割合であれ
ば特に限定されないが、通常、樹脂(A1)、(A2)
の重量比が、 0.55≦(A1)/(A1+A2)≦0.70 であることが好ましい。上記比率式で0.55より小さ
い場合は解像性が低下する傾向にあり、0.70よりも
大きい場合は、レジストパターンが他の膜層によるパタ
ーン形状への悪影響を受けたり、規定通りの露光量以上
で露光した際でも未露光部であるパターンの高さやパタ
ーントップの矩形性を保つことが出来ない傾向がある。
明する。光酸発生剤とは、光または電子線などの放射線
の照射により酸を発生する化合物であり、有機ハロゲン
化合物、スルホン酸エステル、オニウム塩、ジアゾニウ
ム塩、ジスルホン化合物等の公知の化合物、及びこれら
の混合物が使用可能である。具体的には、例えば、トリ
ス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、トリス(ト
リブロモメチル)−s−トリアジン、トリス(ジブロモ
メチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリブロモ
メチル)−6−p−メトキシフェニル−s−トリアジン
などのハロアルキル基含有s−トリアジン誘導体、1,
2,3,4−テトラブロモブタン、1,1,2,2−テ
トラブロモエタン、四臭化炭素、ヨードホルムなどのハ
ロゲン置換パラフィン系炭化水素類、ヘキサブロモシク
ロヘキサン、ヘキサクロロシクロヘキサン、ヘキサブロ
モシクロドデカンなどのハロゲン置換シクロパラフィン
系炭化水素類、ビス(トリクロロメチル)ベンゼン、ビ
ス(トリブロモメチル)ベンゼンなどのハロアルキル基
含有ベンゼン誘導体、トリブロモメチルフェニルスルホ
ン、トリクロロメチルフェニルスルホン等のハロアルキ
ル基含有スルホン化合物類、2,3−ジブロモスルホラ
ンなどのハロゲン含有スルホラン化合物類、トリス
(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレートなどの
ハロアルキル基含有イソシアヌレート類、トリフェニル
スルホニウムクロライド、トリフェニルスルホニウムメ
タンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフル
オロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムp
−トルエンスルホネート、トリフェニルスルホニウムテ
トラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキ
サフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムヘ
キサフルオロホスホネートなどのスルホニウム塩、ジフ
ェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、
ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジ
フェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェ
ニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェ
ニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジ(t
−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネー
ト、(4−メトキシフェニルスルホニル)フェニルヨー
ドニウムカンファースルホネートなどのヨードニウム
塩、p−トルエンスルホン酸メチル、p−トルエンスル
ホン酸エチル、p−トルエンスルホン酸ブチル、p−ト
ルエンスルホン酸フェニル、1,2,3−トリス(p−
トルエンスルホニル)ベンゼン、p−トルエンスルホン
酸ベンゾインエステル、メタンスルホン酸メチル、メタ
ンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸ブチル、1,
2,3−トリス(メタンスルホニル)ベンゼン、メタン
スルホン酸フェニル、メタンスルホン酸ベンゾインエス
テル、トリフルオロメタンスルホン酸メチル、トリフル
オロメタンスルホン酸エチル、トリフルオロメタンスル
ホン酸ブチル、1,2,3−トリス(トリフルオロメタ
ンスルホニル)ベンゼン、トリフルオロメタンスルホン
酸フェニル、トリフルオロメタンスルホン酸ベンゾイン
エステルなどのスルホン酸エステル類、ジフェニルジス
ルホンなどのジスルホン類、ビス(フェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホ
ニル)ジアゾメタン、シクロヘキシルスルホニル−(4
−メトキシフェニルスルホニル)ジアゾメタンなどのビ
ススルホニルジアゾメタン類、o−ニトロベンジル−p
−トルエンスルホネートなどのo−ニトロベンジルエス
テル類、N,N’−ジ(フェニルスルホニル)ヒドラジ
ドなどのスルホンヒドラジド類などが挙げられる。これ
らの光酸発生剤の中で、特にビススルホニルジアゾメタ
ン誘導体や炭素数6個以上のアルキルスルホネートアニ
オンを有するオニウム塩から選ばれる化合物を単独また
は混合して使用することが好ましく、中でもビススルホ
ニルジアゾメタン誘導体が好ましい。とりわけ光酸発生
剤が下記一般式(B1)で表されるビススルホニルジア
ゾメタン誘導体と炭素数6個以上のアルキルスルホネー
トアニオンを有するオニウム塩(B2)から選ばれ、か
つ光酸発生剤中の化合物(B1)の混合比率が40〜1
00部であることが好ましい。
れぞれ置換基を有していてもよい芳香族、または脂肪族
置換基である。) 本発明の感放射線組成物における光酸発生剤の含有量
は、樹脂Aの100重量部に対して、0.1〜20重量
部が好ましい。光酸発生剤の含有量が0.1重量部より
少ない場合は感度が低くなる傾向にあり、20重量部よ
りも多い場合は、光酸発生剤が光を吸収する量が多くな
り、光が基板まで十分にとどかなくなり、解像性が低下
する傾向にある。
明する。有機塩基とは、上記の光酸発生剤から生じた酸
に対して塩基として作用する化合物であり、光酸発生剤
から生じた酸を中和しうる化合物であれば特に限定され
ないが、塩基として無機化合物を用いると、パターン形
成後レジストを除去した後に微量の残査が生じ悪影響を
与えることから有機塩基が好ましい。有機塩基とは、含
窒素化合物から選ばれる少なくとも1種類の有機アミン
または酸アミド化合物である。具体的には例えば、ピリ
ミジン、2−アミノピリミジン、4−アミノピリミジ
ン、5−アミノピリミジン、2,4−ジアミノピリミジ
ン、2,5−ジアミノピリミジン、4,5−ジアミノピ
リミジン、4,6−ジアミノピリミジン、2,4,5−
トリアミノピリミジン、2,4,6−トリアミノピリミ
ジン、4,5,6−トリアミノピリミジン、2,4,
5,6−テトラアミノピリミジン、2−ヒドロキシピリ
ミジン、4−ヒドロキシピリミジン、5−ヒドロキシピ
リミジン、2,4−ジヒドロキシピリミジン、2,5−
ジヒドロキシピリミジン、4,5−ジヒドロキシピリミ
ジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2,4,5−
トリヒドロキシピリミジン、2,4,6−トリヒドロキ
シピリミジン、4,5,6−トリヒドロキシピリミジ
ン、2,4,5,6−テトラヒドロキシピリミジン、2
−アミノ−4−ヒドロキシピリミジン、2−アミノ−5
−ヒドロキシピリミジン、2−アミノ−4,5−ジヒド
ロキシピリミジン、2−アミノ−4,6−ジヒドロキシ
ピリミジン、4−アミノ−2,5−ジヒドロキシピリミ
ジン、4−アミノ−2,6−ジヒドロキシピリミジン、
2−アミノ−4−メチルピリミジン、2−アミノ−5−
メチルピリミジン、2−アミノ−4,5−ジメチルピリ
ミジン、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、4
−アミノ−2,5−ジメチルピリミジン、4−アミノ−
2,6−ジメチルピリミジン、2−アミノ−4−メトキ
シピリミジン、2−アミノ−5−メトキシピリミジン、
2−アミノ−4,5−ジメトキシピリミジン、2−アミ
ノ−4,6−ジメトキシピリミジン、4−アミノ−2,
5−ジメトキシピリミジン、4−アミノ−2,6−ジメ
トキシピリミジン、2−ヒドロキシ−4−メチルピリミ
ジン、2−ヒドロキシ−5−メチルピリミジン、2−ヒ
ドロキシ−4,5−ジメチルピリミジン、2−ヒドロキ
シ−4,6−ジメチルピリミジン、4−ヒドロキシ−
2,5−ジメチルピリミジン、4−ヒドロキシ−2,6
−ジメチルピリミジン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ
ピリミジン、2−ヒドロキシ−4−メトキシピリミジ
ン、2−ヒドロキシ−5−メトキシピリミジン、2−ヒ
ドロキシ−4,5−ジメトキシピリミジン、2−ヒドロ
キシ−4,6−ジメトキシピリミジン、4−ヒドロキシ
−2,5−ジメトキシピリミジン、4−ヒドロキシ−
2,6−ジメトキシピリミジンなどのピリミジン化合物
類、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリ
イソプロノールアミン、トリス(ヒドロキシメチル)ア
ミノメタンなどの炭素数1以上4以下のヒドロキシアル
キル基で置換されたアミン類、2−アミノフェノール、
3−アミノフェノール、4−アミノフェノールなどのア
ミノフェノール類、N−プロピルアセトアミド、N−メ
チルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン
などの第1アミド類などが挙げられるが、アミド類やヒ
ドロキシ基をもつアミン類を単独または混合して使用す
ることが好ましい。
(C)の含有量は、その塩基性度により光酸発生剤
(B)の含有量に対して0.1〜500モル%が好まし
く、さらに好ましくは、1〜300モル%である。0.
1モル%より少ない場合は環境依存性が高く不安定であ
り、500モル%よりも多い場合は、低感度になる傾向
にある。有機塩基(C)の添加目的は、露光からポスト
エクスポージャーベークまでの間の時間依存性によっ
て、光酸発生剤から発生した酸が移動してレジストパタ
ーンが寸法変動を起こすことを抑えることや、抜け性を
向上させること等が挙げられる。
分のほかに必要に応じて、染料、顔料、界面活性剤等を
含有させることができる。本発明の感放射線組成物は、
通常上記各成分を中心として適当な溶媒に均一に溶解し
て用いる。溶媒としては、例えば、メチルセロソルブ、
エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチ
ルセロソルブアセテートなどのセロソルブ系溶媒、ジエ
チルオキサレート、ピルビン酸エチル、エチル−2−ヒ
ドロキシブチレート、エチルアセトアセテート、酢酸ブ
チル、酢酸アミル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチ
ル、乳酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチルなど
のエステル系溶媒、プロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プ
ロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレング
ルコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレング
リコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレン
グリコールジメチルエーテルなどのプロピレングリコー
ル系溶媒、2−ヘキサノン、シクロヘキサノン、メチル
アミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン系溶媒、あ
るいはこれらの混合溶媒、あるいはさらに芳香族炭化水
素を添加したものなどが挙げられる。溶媒の含有量は全
固形成分1重量部に対して1〜20重量部が好ましく、
さらに必要に応じて塗布性改良剤を添加してもよい。
エチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステア
リルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等
のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシ
エチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチ
レンノニルフェノールエーテルなどのポリオキシエチレ
ンアルキルフェノールエーテル類およびポリエチレング
リコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステ
アレートなどのポリエチレングリコールジアルキルエー
テル類のようなノニオン系界面活性剤、エフトップEF
301、EF303、EF352(新秋田化成(株)
製)、メガファックF171、F173、F179、R
08(大日本インキ(株)製)、特開昭57−1782
42号公報に例示されるフッ化アルキル基またはパーフ
ルオロアルキル基を有する直鎖状のフッ素系界面活性
剤、フロラードFC430、FC431(住友スリーエ
ム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS
−382、SC101、SC102、SC103、SC
104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等
のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーK
P341(信越化学工業(株)製)やアクリル酸系また
はメタクリル酸系(共)重合体ポリフローNo75、N
o95(共栄社油脂化学工業(株)製)等を挙げること
ができ、1種単独でまたは2種以上組合わせて用いるこ
とができる。塗布性改良剤の含有量は、通常、感放射線
組成物に対して、10〜500ppmである。
ジストパターンの形成方法について説明する。上記のご
とき溶媒に溶かした本発明の感放射線組成物を半導体基
板上に塗布し、プリベーク、露光によるパターンの転
写、露光後の加熱、現像の各工程を経てレジストパター
ンを得ることができる。半導体基板は、通常、半導体製
造用基板として使用されているものであり、シリコン基
板、ガリウムヒ素基板などである。塗布には通常、スピ
ンコーターが使用され、露光には高圧水銀灯の436n
m光、365nm光、低圧水銀灯の254nm光、また
はエキシマレーザーなどを光源とする248nm光、2
22nm光、193nm光、157nm光が用いられ
る。露光の際の光は、単色光でなくブロードであっても
よい。また、位相シフト法による露光も適用可能であ
る。現像液には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリ
ウム、アンモニア水などの無機アルカリ類、エチルアミ
ン、n−プロピルアミンなどの第1級アミン類、ジエチ
ルアミン、ジ−n−プロピルアミンなどの第2級アミン
類、トリエチルアミン、N,N−ジエチルメチルアミン
などの第3級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒ
ドロキシドなどの第4級アンモニウム塩、もしくはこれ
にアルコール、界面活性剤などを添加したものを使用す
ることができる。 本発明の感放射線組成物は超LSI
の製造のみならず、一般のIC製造用、マスク製造用、
画像形成用、液晶画面製造用、カラーフィルター製造用
あるいはオフセット印刷用としても有用である。
く説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、実施
例により何等制約を受けない。 (合成例1) tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポリ(p−ビニ
ルフェノール) A2−1の合成 窒素導入管、攪拌機、温度計を備えた500mlの四ツ
口フラスコに、ポリ(p−ビニルフェノール)(重量平
均分子量 20,000)40gを入れ、アセトン16
6mlを加えて溶解し、さらに4−ジメチルアミノピリ
ジン0.1gを加えて40℃に加熱した。これに、ジ−
tert−ブチルジカーボネート26.71gをゆっく
り滴下し、攪拌しながら40℃で4時間反応させた。反
応後、反応溶液を1500mlの水中に滴下してポリマ
ーを析出させ、1時間懸洗した後、濾別した。得られた
ポリマーをアセトン170mlに溶解した後、再び、1
500mlの水中に滴下してポリマーを析出させ、1時
間懸洗した後、濾別した。得られたポリマーは1500
mlの水にて、1時間懸洗した後、濾別し、室温で48
時間真空乾燥することによって、50.01gのter
t−ブトキシカルボニルオキシ化ポリ(p−ビニルフェ
ノール)(1)を得た。熱分解による重量減少率測定の
結果から、合成したtert−ブトキシカルボニルオキ
シ化ポリ(p−ビニルフェノール)のtert−ブトキ
シカルボニルオキシ化率は、35%であった。合成した
tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポリ(p−ビニ
ルフェノール)の炭酸エステル化率は、13C−NMRス
ペクトルによる分析の結果、35%であった。なお炭酸
エステル化率は13C−NMRスペクトルにおける水酸基
が結合したポリ(p−ビニルフェノール)の芳香族炭素
原子のシグナル(約116ppm)の面積とtert−
ブトキシカルボニルオキシ基が結合したポリ(p−ビニ
ルフェノール)の芳香族炭素原子のシグナル(約122
ppm)の面積を比較することによって決定した。
ルフェノール) A2−2の合成 合成例1と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量13,000)40gとジ−t
ert−ブチルジカーボネート29.76gを反応させ
た。反応後、tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポ
リ(p−ビニルフェノール)の炭酸エステル化率は、13
C−NMR分析の結果、39%であった。なお、炭酸エ
ステル化率は合成例1と同様の方法にて決定した。
ルフェノール) A2−3の合成 合成例1と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量12,000)40gとジ−t
ert−ブチルジカーボネート7.63gを反応させ
た。反応後、tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポ
リ(p−ビニルフェノール)の炭酸エステル化率は、13
C−NMR分析の結果、10%であった。なお、炭酸エ
ステル化率は合成例1と同様の方法にて決定した。
ルフェノール) A2−4の合成 合成例1と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量8,000)40gとジ−te
rt−ブチルジカーボネート16.02gを反応させ
た。反応後、tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポ
リ(p−ビニルフェノール)の炭酸エステル化率は、13
C−NMR分析の結果、21%であった。なお、炭酸エ
ステル化率は合成例1と同様の方法にて決定した。
ルフェノール) A2−5の合成 合成例1と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量13,400)40gとジ−t
ert−ブチルジカーボネート20.60gを反応させ
た。反応後、tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポ
リ(p−ビニルフェノール)の炭酸エステル化率は、13
C−NMR分析の結果、27%であった。なお、炭酸エ
ステル化率は合成例1と同様の方法にて決定した。
ルフェノール) A2−6の合成 合成例1と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量10,500)40gとジ−t
ert−ブチルジカーボネート30.52gを反応させ
た。反応後、tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポ
リ(p−ビニルフェノール)の炭酸エステル化率は、13
C−NMR分析の結果、40%であった。なお、炭酸エ
ステル化率は合成例1と同様の方法にて決定した。
ルフェノール) A2−7の合成 合成例1と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量4,300)40gとジ−te
rt−ブチルジカーボネート30.52gを反応させ
た。反応後、tert−ブトキシカルボニルオキシ化ポ
リ(p−ビニルフェノール)の炭酸エステル化率は、13
C−NMR分析の結果、40%であった。なお、炭酸エ
ステル化率は合成例1と同様の方法にて決定した。
A1−1の合成 窒素導入管、攪拌機、温度計を備えた500mlの四ツ
口フラスコに、ポリ(p−ビニルフェノール) (重量
平均分子量20,000)15gを入れ、1,3−ジオ
キソラン150mlを加えて溶解し100℃まで昇温し
て1,3−ジオキソラン75mlを留去した。この溶液
を室温まで自然冷却した後、12Nの塩酸を0.04g
加えた。さらにエチルビニルエーテル3.47gをこれ
に滴下し、攪拌しながら40℃で2時間反応させた。反
応後、28%アンモニア水溶液0.4mlを加えて反応
液を中和した後、メタノールを17ml加え1.2lの
脱イオン水に滴下してポリマーを析出させた後、濾別
し、室温で10時間真空乾燥することによって、17g
の1−エトキシエチル化ポリ(p−ビニルフェノール)
を得た。合成した1−エトキシエチル化ポリ(p−ビニ
ルフェノール)の1−エトキシエチル化率は 1H−NM
R分析の結果、35%であった。なお1−エトキシエチ
ル化率は、 1H−NMRスペクトルにおける1−エトキ
シエチル基のメチンのプロトンのシグナル(5.3pp
m)面積とベンゼン環のプロトンのシグナル(6.6p
pm)面積を比較することによって決定した。
A1−2の合成 合成例8と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量13,000)15gとエチル
ビニルエーテル3.86gを反応させた。反応後、1−
エトキシエチル化ポリ(p−ビニルフェノール)の1−
エトキシエチル化率は、 1H−NMR分析の結果、39
%であった。なお、1−エトキシエチル化率は、合成例
8と同様の方法にて決定した。
A1−3の合成 合成例8と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量12,000)15gとエチル
ビニルエーテル4.46gを反応させた。反応後、1−
エトキシエチル化ポリ(p−ビニルフェノール)の1−
エトキシエチル化率は、 1H−NMR分析の結果、45
%であった。なお、1−エトキシエチル化率は、合成例
8と同様の方法にて決定した。
A1−4の合成 窒素導入管、攪拌機、温度計を備えた500mlの四ツ
口フラスコに、ポリ(p−ビニルフェノール) (重量
平均分子量41,400)30gを入れ、酢酸エチル3
00mlを加えて溶解し、さらにジヒドロピラン21.
0gを加えウォーターバスで40℃に加熱した。これ
に、12Nの塩酸0.3gを加え、攪拌しながら4時間
反応させた。反応後、1%炭酸水素ナトリウム水溶液4
00mlを加えて反応液を中和した後、酢酸エチル層を
分液した。有機層は洗液が中性になるまで水で洗浄した
後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、ロータリーエバ
ポレータで約100mlに濃縮した。この濃縮液を10
00mlのn−ヘキサン中に滴下してポリマーを析出さ
せた後、濾別し、室温で10時間真空乾燥することによ
って、34.3gのテトラヒドロピラニル化ポリ(p−
ビニルフェノール)を得た。合成したテトラヒドロピラ
ニル化ポリ(p−ビニルフェノール)のアセタール化率
は、 1H−NMR分析の結果、37%であった。なお、
アセタール化率は、 1H−NMRスペクトルにおけるア
セタールメチンのプロトンのシグナル(5.2〜5.5
ppm)面積と芳香族環のプロトンのシグナル(6.2
〜7.0ppm)面積を比較することによって決定し
た。
A1−5の合成 合成例8と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量18,600)15gとエチル
ビニルエーテル3.86gを反応させた。反応後、1−
エトキシエチル化ポリ(p−ビニルフェノール)の1−
エトキシエチル化率は、 1H−NMR分析の結果、39
%であった。なお、1−エトキシエチル化率は、合成例
8と同様の方法にて決定した。
A1−6の合成 合成例8と同様な操作にて、ポリ(p−ビニルフェノー
ル) (重量平均分子量18,600)15gとエチル
ビニルエーテル3.17gを反応させた。反応後、1−
エトキシエチル化ポリ(p−ビニルフェノール)の1−
エトキシエチル化率は、 1H−NMR分析の結果、32
%であった。なお、1−エトキシエチル化率は、合成例
8と同様の方法にて決定した。各合成例にて得られた樹
脂(A1)、(A2)とそのQ×Mの値を表1に示す。
表2に示す組成にしたがって、構造単位(I)と(III)
からなる樹脂(A1)と、構造単位(II)と(III)から
なる樹脂(A2)、光酸発生剤(B)、及び有機塩基
(C)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセ
テート56重量部に溶かした後、孔径0.2μmのメン
ブレンフィルターで精密ろ過することによって、レジス
ト感光液を調製した。下層反射防止膜(日産化学(株)
製DUV42)を形成したシリコン基板上に、表1のレ
ジスト感光液をスピンコートし、ホットプレート上で9
0℃、60秒間プリベークを行い、膜厚0.72μmの
レジスト膜を形成した。さらに、このレジスト膜上にポ
リビニルピロリドン1.2重量%およびパーフルオロオ
クチルスルホン酸アンモニウム塩3.5重量%を含む水
溶液を塗布し上層用反射防止膜を形成した。このシリコ
ン基板上のレジスト膜をニコン社製KrFエキシマレー
ザー縮小投影露光装置(NA=0.50)で露光した
後、ホットプレート上で110℃、60秒間ポストエク
スポージャーベークを行った。その後、このレジスト膜
をテトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38重量
%水溶液で1分間パドル現像し、水洗することによって
レジストパターンを形成させた。得られたレジストパタ
ーンを走査型電子顕微鏡で観察することにより、実効感
度、即ち0.26μmのラインアンドスペースが1対1
の先幅で解像している露光量とそのパターン形状を評価
した。また、実効感度の1.5倍の露光量にてそのパタ
ーン形状も評価した。
に於いて、パターンの実効感度にての矩形性では、他の
膜層、とりわけ酸性の上層反射防止膜によるパターン形
状への影響を調査するため、パターン頭部から基盤付近
での矩形性全般に注目して評価を行った。また、実効感
度の1.5倍の露光量にての矩形性では、実用レベルよ
り多い露光条件下で、未露光部のパターンの高さやパタ
ーン頭部の矩形性を保つ事が出来るかに着目して評価を
行った。
施例1に、比較例2は特開平9−127698号実施例
1に、比較例3は特開平10−31309号公報実施例
1に、比較例4は特開平10−31309号公報実施例
2に、比較例5は特開平9−222732号公報実施例
2に記載の方法に準じて製造したレジスト組成物であ
り、本発明は公知技術に比し優れた効果を有しているこ
とが容易に理解される。
g添加した。 B1=シクロヘキシルスルホニル(4−メトキシフェニ
ルスルホニル)ジアゾメタン B2=ジ(t−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファ
ースルホネート B3=ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン B4=ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジ
アゾメタン B5=ピロガロールトリメシレート B6=トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンス
ルホネート B7=N(カンファニルスルホキシ)ナフチルカルボキ
シイミド C1=ビス(2−ヒドロキシエチル)イミノトリス(ヒ
ドロキシメチル)メタン C2=トリエチルアミン C3=ニコチン酸アミド C4=トリオクチルアミン
耐熱性が優れており、特に他の膜層、とりわけ酸性の上
層反射防止膜によるパターン形状への影響を受けにく
く、規定通りの露光量以上で露光した際でも未露光部で
あるパターンの高さやパターン頭部の矩形性を保つ事が
出来る。
Claims (7)
- 【請求項1】 塗膜形成樹脂(A)、光酸発生剤(B)
及び有機塩基(C)を含有する感放射線組成物に於い
て、 塗膜形成樹脂(A)が、酸の存在下、それぞれ異なった
分解率を示しアルカリ可溶となる、下記構造単位(I)
と(III)からなる樹脂(A1)と、下記構造単位(II)
と(III)からなる樹脂(A2)との混合物である樹脂組
成物であって、各々の樹脂のQ×Mの値が、(ここで、
樹脂(A1)のQは、構造単位(I)のモル数/{構造
単位(I)のモル数+構造単位(III)のモル数}であ
り、 樹脂(A2)のQは、構造単位(II)のモル数/{構造
単位(II)のモル数+構造単位(III)のモル数}であ
り、 Mは、使用した塗膜形成樹脂(A)の構造単位(I)及
び(II)を全て(III)に置き換えた場合のポリスチレン
換算重量平均分子量である。)樹脂(A1)では、55
00≦Q×M≦10000、かつM≦30000であ
り、樹脂(A2)では、1200≦Q×M≦6000で
あることを特徴とする感放射線組成物。 【化1】 (ただし、R1 、R5 、及びR7 はそれぞれ独立に水素
原子またはメチル基を表し、R2 及びR3 はそれぞれ独
立に水素原子、炭素数1以上2以下のアルキル基を表
し、R4 及びR6 はそれぞれ独立に炭素数1以上10以
下の鎖状または環状のアルキル基を表す。また、R2 と
R3 あるいはR2 とR4 とが互いに結合して、炭素数3
以上10以下の環を形成していてもよい。) - 【請求項2】 樹脂(A1)、樹脂(A2)の重量比
が、 0.55≦(A1)/(A1+A2)≦0.70 であることを特徴とする請求項1に記載の感放射線組成
物。 - 【請求項3】 塗膜形成樹脂(A)が、樹脂(A1)で
は、7050≦Q×M≦9000、かつM≦30000
であり、樹脂(A2)では、1500≦Q×M≦600
0であることを特徴とする請求項1に記載の感放射線組
成物。 - 【請求項4】 塗膜形成樹脂(A)が、樹脂(A1)で
は、7050≦Q×M≦8000、かつM≦30000
であり、樹脂(A2)では、1500≦Q×M≦500
0であることを特徴とする請求項1に記載の感放射線組
成物。 - 【請求項5】 光酸発生剤(B)がビススルホニルジア
ゾメタン誘導体、及び炭素数6個以上のアルキルスルホ
ネートアニオンを有するオニウム塩から選ばれた少なく
とも1種の化合物を含有することを特徴とする請求項1
に記載の感放射線組成物。 - 【請求項6】 光酸発生剤(B)がビススルホニルジア
ゾメタン誘導体であることを特徴とする請求項1に記載
の感放射線組成物。 - 【請求項7】 光酸発生剤(B)が下記一般式(B1)
で表されるビススルホニルジアゾメタン誘導体、及び炭
素数6個以上のアルキルスルホネートアニオンを有する
オニウム塩(B2)から選ばれる少なくとも1種の化合
物からなり、かつ一般式(B1)で表されるビススルホ
ニルジアゾメタン誘導体の混合比率が、40〜100部
であることを特徴とする請求項1に記載の感放射線組成
物。 【化2】 (ここで、R8 、R9 は互いに異なり、それぞれ置換基
を有していてもよい芳香族、または脂肪族置換基であ
る。)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28109698A JP2000109744A (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | 感放射線組成物 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28109698A JP2000109744A (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | 感放射線組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000109744A true JP2000109744A (ja) | 2000-04-18 |
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ID=17634293
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JP28109698A Pending JP2000109744A (ja) | 1998-10-02 | 1998-10-02 | 感放射線組成物 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000109744A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004040377A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Chemical-amplification positive-working photoresist composition |
-
1998
- 1998-10-02 JP JP28109698A patent/JP2000109744A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004040377A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Chemical-amplification positive-working photoresist composition |
JP2004151486A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 化学増幅型ポジ型レジスト組成物 |
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